0
3308
Газета Наука Печатная версия

09.03.2021 22:47:00

Как получить в земных условиях самый распространенный во Вселенной элемент

Титанические усилия на пути к водородному будущему

Тэги: водород, топливо, технологии, автомобиль, автопром


водород, топливо, технологии, автомобиль, автопром Расщепление воды солнечным светом, под действием которого образуются электрон-дырочные пары (красная и синяя стрелки), происходит благодаря допингу лития в слое BiVO4.

Европа объявила, что вводит седьмой стандарт для автомобильных двигателей. Фактически это делает традиционный автотранспорт на основе двигателей внутреннего сгорания нерентабельными в производстве. На смену должны прийти электрокары. Но прежде надо создать инфраструктуру для автомобилей на водороде. В мире уже производится 85 млн т в год «примордиального» газа Вселенной. Наработке его может способствовать металл титан, питающийся энергией Солнца.

Стандартная модель мироздания гласит, что после Большого взрыва при последующем охлаждении кварк-глюонной плазмы образовался первый элемент – водород, протон с одним электроном на орбите. Лишь позже в недрах звезд родились более тяжелые элементы и, в частности, кислород, соединение которого с «первенцем» дало воду, без которой невозможна жизнь.

В воде хорошо растворяются «малые» спирты – метанол и этанол, присутствующие во Вселенной. Их распад, по мнению химиков Мичиганского университета в г. Ист-Лансинг, способствовал образованию тригидроген-иона водорода (Нз+). Он играет важную роль в межзвездной химии, что стало открытием. Ученым удалось замерить время образования этого иона, которое составляет от 1 до 3,4 микросекунды. Авторы уверены, что ион многое объясняет в астрохимии и механизмах образования органических молекул, без которых невозможно было зарождение жизни.

Фотохимия давно показала, что диоксид титана (TiO2) эффективно поглощает ультрафиолет, что поначалу пытались использовать в солнечных батареях. Однако доля невидимых нами лучей в солнечном спектре невелика, что осложнило перспективу. Исследователи из Лос-Аламосской лаборатории (США), где некогда делали атомную бомбу, а также их коллеги из Штутгартского университета предложили сочетание фосфоновой кислоты с тетра-фторстиреновым полимером. Преимуществом подхода является сохранение протонной проводимости полимерной мембраны при температуре свыше 200 градусов по Цельсию.

3-12-4480.jpg
Справа ион Нз+ (серым), образующийся
при распаде метанола и этанола. 
Иллюстрации Physorg
Использование водорода в таком «сжигателе» в присутствии кислорода дает пиковую плотность мощности 1,13 Вт/кв. см при 160 градусах и 1,74 Вт/кв. см при 240 градусах. При меньшей температуре такая энергетическая ячейка сохраняла стабильность работы более 500 часов. Преодоление порога в 1 Вт/кв. см сделало технологию коммерчески выгодной.

Но водород для будущих двигателей нужно произвести. В Тайваньском университете Тайбея предложили использовать для этого нанотрубки из TiO2 с платиновым допингом. Использование платины, известного катализатора химпроцессов, позволило островным китайцам напрямую получать чистый водород при разложении перекиси водорода (Н2О2) с помощью лазерного луча. Для доказательства реальности этого механизма в Тайбее использовали рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию.

А в лаборатории Брукхейвена (США) для повышения активности TiO2 использовали ванадат висмута (BiVO4). Это вещество уже применяется в электродах для расщепления воды. Из материала сделали 2D-пленки высокой чистоты и структурированности. А затем с помощью лазерного напыления внесли еще и атомы лития, легко отдающего электрон.

Благодаря источнику синхротронного излучения ученые Брукхейвенской лаборатории доказали отсутствие дефектов кристаллической решетки после литиевого допинга. Теперь благодаря солнечному свету ученые получают водород из расщепляемой воды. Возможно, через какое-то время это исследование будет доведено до стадии промышленной технологией. Статьи американских ученых опубликованы в журнале Chemistry of Materials.

Физики университета в китайском г. Сучжоу предложили использовать титанат с ванадиевой добавкой (V-TiO2) для получения агрессивных кислородных радикалов (ROS), убивающих измененные клетки (APR). Китайцам удалось добиться того, что нановеретена из V-TiO2 регулируют клеточное окружение под действием ультразвука. Добавка (допинг) ванадия резко повышает эффективность лечения, поскольку ультразвук способствует повышенному образованию токсичных для клетки ROS, время существования которого всего 10 секунд.



Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Добыча ископаемого топлива удвоится к 2030 году

Добыча ископаемого топлива удвоится к 2030 году

Данила Моисеев

Потребность мира в энергии делает исполнение Парижского соглашения маловероятным

0
1561
Константин Ремчуков: Китай переписывает свою историю, угрожает Тайваню, испытывает затруднения в экономике

Константин Ремчуков: Китай переписывает свою историю, угрожает Тайваню, испытывает затруднения в экономике

Константин Ремчуков

Мониторинг ситуации в Китайской Народной Республике 11–18 октября 2021 года

0
2194
Дети, рожденные с компьютером в голове

Дети, рожденные с компьютером в голове

Елена   Радченко

Нового человека в СССР создавали с помощью идеологии, сейчас эту задачу решают технологии

0
2278
От снаряда до цифры

От снаряда до цифры

Николай Поросков

Почему ударный потенциал армии виртуализировался

0
1694

Другие новости

Загрузка...